湿陷性黄土边坡治理研究

杨 鑫

西部机场集团青海机场有限公司 青海 西宁 810000

1 工程概况

本次案例地区位于黄河南岸II级阶地的后缘，地形单元为山前冲积带。地形呈南北向低平缓，建筑外墙中心线至坡度在18-2m之间。仅考虑滑坡、崩塌、沙滩滑移等因素，可采用绿化护坡、恢复植被等方法进行有效治理。

1.1 地质构造和地形及地层岩性

受不均匀升力的影响，北西向出现一系列凸起，一连串北西向开裂。目前有的資料和現场调查统计得出结论，未发觉有拟建场所的大型断层构造，全部场所构造简洁明了、安全稳定。梳理出黄河北岸山涧沟谷地势、地形、地貌类型概述拟建的一部分坡地地貌模块，其高度变化较大，坡度在1625.20～1644.66m之间，坡度在1600.23～1646.22m之间，坡度在19.46m左右。

1.2 绿色植被对生态边坡稳定性的影响

本文选择斜坡土作为稳定性验算对象。《GB50330-2013建筑坡度技术规范》要求的边坡总髙度为H≤10m。坡体影响程度比较小，安全级别可分成3级，坡体安全系数通常工况取1.25，地震灾害工况取1.05，坡体稳定性计算结果见表1：

表1 边坡取样土体边坡稳定性验算结果

在该区域开展勘查，仅发现了一层黄土状泥沙。黄土质泥沙不能直接作为承载材料，施工中对其进行了处理。采用综合分析岩土承载力特征值的方法，确定了现场地基承载力的特征值，并按下列公式进行了计算：

对于层黄土状粉土（天然状态）Fak=90k Pa Es=9MPa，工程建筑抗震加固设计标准(GB50011-2010)明文规定了场地的8度抗震加固设防烈度，基本特征期是0。四十五秒该区域内无山体滑坡、落石、坍塌等地质灾害情况的发生 ，场地周边无新形成的活动断层，场地相对来说比较稳定，基本满足建设工程的植被覆盖要求。

1.3 湿陷性黄土边坡植被护坡的局限性

研究表明，如果护坡植物根系过粗，将使坡体滑塌，从而影响植物的生长。其关键因素是植物群落根部吸收水份达到饱和状态而致，能合理有效地加深边坡支护土壤自重，加快坡体滑塌，因而，应挑选缕草等浅根植物群落，具有避免 冲洗，调节土壤侵蚀的功效，在一定的程度上提升边坡支护的总体稳定性能。经过对坡地单位体积内植物群落土壤的数值计算方法深入分析，得到了植物群落根径与坡地土壤自重两者之间的关联。

科学研究结果显示：经过挑选根部生长发育迟缓、根部发育不全的草本植物，能够合理有效地调节湿陷性黄土边坡支护土壤的自重剧增，进而合理有效地调节湿陷性黄土边坡支护浅部、浅表区域边坡支护的稳定性能，进而调节其全面性。结果显示：坡角与坡面自重两者之间存有一定的的线性关系。

2 方案拟定

在本案例項目建筑设施东面斜坡坡度四十五度(较高斜坡)的底部(坡角)，设定一行环形抗滑桩开展安全防护，直径Φ100cm，长12m的单根桩。桩基础选用C30混凝土浇筑施工。选用CI5素混凝土在桩间设定挡土板，挡土板与土路肩中间的填土高度为2.2～4.0m。修复排水沟，加强地面排水，减少渗漏。分析结果表明，在自然条件下，结构滑移整体稳定系数为1.119，基本稳定系数为1.033，总体稳定性系数为0.913，在饱和工况下，结构滑移整体稳定系数为0.913，与宏观判据一致。经过调查、宏观判断和定量计算，现阶段高出2.5m的湿陷性黄土边坡滑移处于蠕变滑移状态，在不利条件下可能发生局部失稳，处于欠稳定或不稳定状态，而在原有边坡可能发生局部失稳。为保证边坡土层厚度在2.2～2.5m之间，工程地质稳定性较差的边坡处抗滑桩能够起到保护作用，从而确保边坡的稳定，确保工程的安全。

本篇文章课题研究的湿陷性黄土边坡以缕草植被为核心，坡度稍陡时，可与坡底栽植灌木，在坡度较陡的情况下，可与坡面种植三层植被，这样可有效地保护坡面上的湿陷性黄土，而且为植物的生长带来了稳固的栽培基质土力学环镜，该工艺实际操作简单，建筑工程造价不高，通常比较适用于斜坡浅层植被，因而，在坡地坡度比较大的地区，运用防滑桩开展边坡防护。对湿陷性黄土在压缩模量、压缩系数、内摩擦角、粘聚力、无侧限抗压变形等方面的力学性能进行了分析。从湿陷性影响因素来看，护坡植物群落调节了湿陷性黄土中砂的成分，维持了湿陷性黄土中砂的成分不改变，防止和降低了湿陷性黄土表面的水土流失和边坡滑陷毁坏。对干扰护坡植物群落恢复的某些关键因素开展了深入分析，得到以下结果。

湿陷性黄土颗粒量减少，坡土体中起湿陷性黄土粘粒增多，土体变小；研究发现，土体的湿陷性主要受其半径<0.001mm的影响，土体形状是影响湿陷性的主要因素；黄土区和黄土区边缘区颗粒组成主要是湿陷性黄土，粉土占主导地位。其主要反映在黄土结构上，这两方面的差异很大程度上是由湿陷性内因决定的，这是湿陷性I2形成的前提。

湿陷性黄土的湿陷性越大，干重和湿陷性越小；当黄土干密度大于15 kN/m时，湿陷性较小。黄土的湿陷性与干密度(ρ)的关联是:结果显示，当干密度越小，湿陷性愈强，在ρ=1.53g/cm2时湿陷性并不显著，伴随着湿陷性黄土干密度的慢慢增多，湿陷性黄土边坡的湿陷指数δs慢慢减少，如此一来，在湿陷性黄土边坡浅部土壤中的土粒占比慢慢增多，进而合理有效地提升 了湿陷性黄土边坡浅部土壤植被修复后的稳定性能、安全性能。

通过采样试验分析，湿陷性黄土边坡植物根系能有效地提高边坡浅部湿陷性黄土的水分含量，并能进一步研究湿陷性黄土δs的水分含量对土壤水分的影响，当土壤水分含量大于24%～25%时，土壤水分含量就会增加，当土壤水分含量小于0.0195时，土壤水分就会减少。

在此次案列边坡防护工程中，历经一段时期的植被恢复，边坡防护土体慢慢稳定下来，碰到节气降水、水文条件的改变也可以维持安全稳定，对湿陷性黄土护坡的湿陷、滑移控制效果较好，经研究分析后得出：本案例项目建筑物西侧湿陷性黄土边坡分项判例：坡角β=55°，重度γ=16.2kN/m3，内摩擦角φ=23.59°，粘聚力c=13.6kPa，选用条分法验算土坡的安全稳定系数，获得下列结果：Fs=267.27/140.58=1.901，根据估算获得，满足护坡可靠性的规定，在前期有一定的改进。

生态植被绿化护坡前，对改善湿陷性黄土的坡面稳定性具有明显作用。护坡工程经植被恢复后，反映出可靠性、安全性能、生态景观性和生态资源、优化生态环境的优势，满足人与大自然和睦发展的规划理念，表现出植被护坡具有防滑、防潮、防尘等功能，适用于湿陷性黄土边坡。

结束语

文章从工程实例出发，阐述了植物根系加固、锚固支护、坡根-根土复合体的植被综合修复技术是行之有效的，对浅部湿陷黄土边坡的加固效果起到了积极有效的作用，并为边坡的加固、稳定和改善其抗滑性能提供了依据。坡地生态环境治理既有益于坡地的修复与平稳，又能修复植物群落，吸收噪音，降低日光直晒，净化空气。这类湿陷性黄土的边坡防护工程问題日渐引发建筑界的高度重视，变成 人类与自然共享发展的必然结果。植物群落修复是提升 边坡支护稳定性能最积极的低碳环保对策，对浅部湿陷性黄土边坡支护起“加筋”与“锚固”的双重功效，应加以推广。